信息系统工程概论课件6.ppt

信息系统工程概论 5 符长青博士 第6章企业信息化 企业信息化是企业利用现代信息技术 通过对信息资源的深化开发和广泛利用 不断提高生产 经营 管理 决策的效率和水平 实现企业现代化 提高企业经济效益和企业竞争力的过程 企业信息化实质是以企业业务流程改进为基础 实现业务过程数字化以便对市场需求做出迅速的反应 从而做出有利于生产要素组合优化 合理配置资源的行为决策 以使企业能适应瞬息万变的市场经济竞争环境 加强企业的 核心竞争力 企业信息化包含了4个层次的内容 运作层 运作管理层 战术管理层和战略管理层 企业信息化是解决企业生产和管理中突出问题的有效措施 是促进企业高效生产 管理创新及体制创新的重要途径 是带动企业各项工作水平提升的重要突破口 企业信息化基础和特征 从企业信息化的定义可以看出 企业信息化实质上是企业以现代信息技术为手段 以开发和利用信息资源为对象 以改造企业的生产 管理和营销等业务流程为主要内容 以提升企业的经济效益和竞争力为目标的动态发展过程 企业信息化基础包括技术和管理两个方面 1 技术方面 建设完善的信息基础设施 在引进设备和推进信息化过程中 要考虑企业信息系统能否集成 能否实现体系与外界 系统与系统的兼容 能否实现资源共享 优化结构 2 管理方面 从企业战略的角度出发 充分考虑使用信息技术对企业组织结构 业务流程和企业文化等进行现代化改造 企业信息化的特征主要表现在以下几个方面 发展性 系统性 动态性 集成和共享性 企业信息化的内涵 企业信息化是一项复杂的系统工程 它既涉及到现代信息技术的应用 巨大的人力 物力和财力的投入 同时也涉及到企业组织管理和企业业务流程的重组和再造 信息技术的广泛应用 信息资源的开发利用 企业流程的优化改造 现代管理理念的形成 动态发展过程 信息化人才的培养 企业市场竞争格局的变化 追求利润最大化是企业经营的基本目标 由于全球经济一体化 企业参与国际市场竞争愈来愈普遍 传统产业的竞争日益激烈 信息作为一个重要的生产要素 已经同物质 能量一样成为企业基本的生产要素 信息流在企业生产管理和经济流通过程中处于中心地位 控制着物流 资金流和人才流 如今 市场风云瞬息万变 市场信息流的传播速度大大加快 谁能抢先一步获得信息 抢先一步做出响应 谁就能捷足先登 独占商机 信息化已经成为决定企业生死存亡的最重要的因素 大大加速了电子商务时代企业 适者存 逆者亡 的进程 以往 大魚吃小魚 的市场竞争格局 正逐步让位于 快魚吃慢魚 的市场竞争格局 为了适应市场竞争格局的这种变化 企业借助于信息化的作用 其经营体制正在发生一系列的积极的变化 主要特征是行业变化越来越快 行业边界越来越模糊 信息产业成为主导产业 生产与服务越来越紧密 信息和信息技术广泛应用于企业生产和管理中 信息化对企业的作用 信息化对企业产生的影响和作用 表现在信息化为企业研发 生产 销售和服务过程提供了众多的支持 主要包括技术 资源 管理和市场等多个方面 为企业的快速发展营造了较好的内部 外部环境和技术供给系统 为企业发展提供众多机会 归纳起来 主要有以下几个方面 信息化提升了信息在企业生产中日益重要的地位 信息化促进企业内部组织结构的调整 信息化增强企业竞争的基础 信息化衍生竞争新领域 信息化改变竞争方式 信息化成为一种整合资源和推动企业发展的力量 信息化引发企业管理的革命 信息化 工业化与现代化三者的关系 工业化是相对农业社会来说的 是指人类社会出现的以工业生产和城市生活占一个国家的主导地位的过程 即是机器大工业诞生以来经济结构的变动过程 而信息化是相对工业社会来说的 是信息技术的广泛应用过程 而且最先导致经济结构出现明显的变化 信息化是建立在高度的工业化基础之上的 但是人类发展的顺序并不一定是直线型的 在某些落后地区不必完全遵照 先工业化 后信息化 的既定发展路线 而是可以将两者结合起来 即新型工业化道路和有根基的新型信息化模式结合起来 社会跨越式发展 并不等于工业化可以直接被跨越 按照目前的社会发展 工业化在我国是不可逾越的 在人口众多 素质不高 社会发展多样化和多层次的情况下 要普遍进入信息社会 工业化是一个必须的过程 而不能被整体上跨越 实现社会跨越发展决不是不要工业化 而是如何协调两者的发展 利用信息化带动工业化的快速发展 信息化带动工业化其核心是做好信息化 其成败关键是人的思想观念的改变 其主要着力点是要利用信息化来解决长期制约我国工业化发展过程中的种种问题 政府在信息化带动工业化过程要发挥积极和恰当的作用 但要认识到其作用非常关键又极为有限 信息化带动工业化 信息化与工业化逐步融为一体化 信息化带动工业化 信息化带动工业化 工业化促进信息化1 信息化带动工业化的主要方式 1 加速经济模式转移 2 采用先进制造技术提高企业的竞争力 3 信息技术促进先进技术的推广2 信息化带动工业化的实现途径 信息化引导工业化 信息化促进工业化 信息化改造工业化 信息化提升工业化 信息化带旺市场需求 企业信息数据标准化 1 企业信息数据标准化的原则 唯一性原则 规范性原则 稳定性原则2 业务流程标准化3 数据编码4 信息指标体系标准化5 信息系统开发标准化6 信息交换接口标准化 办公自动化系统 OS 办公自动化系统 OS 是指办公室日常工作的自动化系统 其主要内容包括复印 传真 电话接听留言 文字处理 文件收发及归档 日程安排 会议管理 资料档案管理 办公用品管理 内部或网络信息发布 各种文件的起草 审批 签发和流转管理 以及各种办公业务的自动化 数字化管理等 在企业内部建立一套规范统一的办公自动化系统和计算机网络平台 可以实现企业信息资源共享 工作流程自动化和网上办公 包括企业各部门协同办公 电子邮件沟通 网上公文审批和自动流转 网络广告宣传等 办公自动化系统 OS 极大地方便了企事业领导和各级管理人员 工作人员的管理和日常事务的处理工作 它不仅大大提高了每个工作人员的办公效率和办公质量 更重要的是可以实现大范围的群体协同工作 远程办公和移动办公 包括在地理空间上分布很广 很散 甚至分布在全国和全球各地的工作人员的协同工作 例如在全国或世界各地都有分支机构的大企业 都可以利用办公自动化系统 OS 和信息高速公路的优势实现远程协同办公 企业管理信息系统 MIS 管理信息系统 MIS 是由人和信息技术或其他信息处理手段组成并用于管理信息的系统 1 MIS的特点 有确定的信息需求 信息是可采集与可加工的 可以通过程序为管理人员提供有效信息 可以对信息进行管理 通过MIS实现信息增值 用数学模型统计分析数据 实现辅助决策 MIS有生命期 并是不断发展变化的 2 MIS的分类 1 按照功能划分 办公系统 财务管理系统 决策系统 生产系统和信息系统等 2 按照信息处理层次划分 执行系统 核算系统 审计系统 报告监控系统 分析信息系统 规划决策系统等 企业管理信息系统的作用 MIS所要达到的目的是对企业信息流的掌握和控制 提高信息反馈的速度和质量 它基本上可以游离于物资流 资金流的日常运作之外 不涉及业务流程的变动 辅助分析 对于企业的生产经营活动进行决策 需要各种生产经营数据作为依据 采用人工数据处理方式 带有一定的盲目性 会造成大量的浪费 而通过计算机系统将数据组织起来 可以随时提供各种所需的数据 能保证决策的准确 及时 规范化管理 企业中的许多数据如果不采用计算机管理 其采集的时间 格式以及计算方式等有非常大的随意性 不便于审核 容易引起混乱 错误 计算机系统为数据处理提供明确的尺度 使之标准化 规范化 减少重复劳动 节省人力 不仅大量的重复计算由计算机处理 可以减轻人的劳动强度 更重要的是输入数据以后 所有的处理都由计算机系统来完成 免去人工方式下数据的重复输入和许多中间处理环节 提高了信息的及时性 准确性 精度和可靠性 企业资源计划系统 ERP 由来 1 物料需求计划 MRP 二十世纪60年代 APICS 美国生产与库存管理协会 提出了物料需求计划 MRP 的概念 MRP使企业对生产制造过程中的 销 产 供 等实现信息集成 使得企业在库存管理上进行有效的计划和控制 发展了生产能力需求计划 车间作业计划以及采购作业计划理论 2 制造资源计划 MRP 二十世纪80年代 在MRP的基础上将业务数据同财务数据进行集成 同时将 即时 的运营模式和MRP的计划模式进行了整合 从而产生了制造资源计划 MRP 的概念及其相应的软件 3 企业资源计划系统 ERP 二十世纪90年代 企业为了应对激烈的市场竞争和适应市场需求的变化 过去单一的生产模式变成了混合型的生产模式 MRP 在应对这些复杂和多变的混合生产时 已经无法准确地适应企业的管理需要了 在这样的大背景下企业资源计划系统 ERP 应运而生 在MRP 的基础上 加入了分销和人力资源等条件 以及与企业资源获取和利用相关的管理内容 使得企业的管理核心从 在正确的时间制造和销售正确的产品 转移到了 在最佳的时间和地点 获得企业的最大利润 企业资源计划系统 ERP 定义 企业资源计划系统 ERP 是一种基于供应链管理思想的企业管理系统 它利用信息技术的最新成果 实现企业内部资源的共享和协同 根据市场和客户需求对企业内部及其供应链上各环节的资源进行全面规划 统筹安排和严格控制 以保证人 财 物 信息等各类资源得到充分合理的应用 从而达到提高生产效率 降低成本 满足顾客需求 增强企业竞争力的目的 但实际上 目前大多数ERP系统主要用于企业内部流程的优化 帮助企业实现内部资金流 物流与信息流一体化管理 其定义可用以下公式表示 ERP 管理 信息技术 IT 从公式可看出 首先 ERP是一个软件产品 但它不只是一个软件系统 而是一个集组织模型 企业规范和信息技术 实施方法为一体的综合管理应用体系 ERP是管理与信息技术 IT 完美结合的产物 IT只是ERP的表现形式和技术支撑 其真正的核心是先进的 管理思想 企业资源计划系统 ERP 一个真正 优秀的企业资源计划系统 ERP 软件产品 除了具备先进的管理思想以外 软件本身的技术设计和架构是整个ERP的基础 由于企业管理涉及的领域非常广阔 需要实现的管理目标很多 相应的ERP系统的结构设计也是一个非常复杂的系统工程 要充分考虑企业的复杂应用环境 采用模块化的软件设计思想 用户可以根据自已的实际状况有针对性地选择不同的应用模块 也可以选择不同供应商的产品 而ERP应该具有良好的开放性 便于厂商引入第三方软件或后续开发 1 主要组成模块 财务管理模块 生产控制管理模块 物流管理模块 人力资源管理模块2 ERP的发展趋势 1 强调协同商务的应用 2 以供应链管理 SCM 为核心 3 加强客户关系管理 CRM 4 充分利用互联网 Internet 技术 OA MIS和ERP特点的比较 OA处理的是工作流程 也就是对工作流的优化 重点是对公文流程的管理 它将原来用手工进行的文件文档审批等工作 搬到计算机网络上进行 借此提高企业内信息流通的速度 MIS是对企业信息流的掌握和控制 基本上不涉及物资流 资金流的日常运作 也不涉及业务流程的变动 它将原来手工进行的数据管理工作 搬到计算机网络上进行 ERP是对业务流程的优化与固化 主要是强化对企业物流 资金流的控制 包括对企业拥有的各种资源的系统整合 它运用现代管理思想 根据计算机网络和信息技术的特点 对企业的管理模型重新设计 然后在使之与信息技术相结合 主要定位于企业的运作流程 资源合理分配等 ERP同时可以集成其它平行系统 如供应链管理 SCM 系统 客户关系管理 CRM 系统 决策支持系统 DSS 电子商务 EC 和其它管理信息系统等 决策支持系统 DSS 的概念 决策是对未来行为的方向 目标 原则和方法所做的决定 即是决定行动的策略 由于全球经济一体化的进程以及信息技术的飞速发展 消除了许多流通壁垒 现代企业面临着比以往任何时候都更为复杂的生存环境 激烈竞争的压力对企业制定决策的质量 速度都有更高要求 决策的整体质量对企业的成败有重大影响 因此可以说决策是现代企业管理的核心 其他所有的管理活动都是围绕着决策的 决策的分类 结构化决策 对某一决策过程的环境及规则 能用确定的模型或语言描述 以适当的算法产生决策方案 能从多种方案中选择最优解的决策 非结构化决策 决策过程复杂 不可能用确定的模型和语言来描述其决策过程 更无所谓最优解的决策 半结构化决策 介于结构化决策和非结构化决策二者之间的决策 这类决策可以建立适当的算法产生决策方案 使决策方案中得到较优的解 非结构化和半结构化决策一般用于一个组织的中 高管理层 其决策者一方面需要根据经验进行分析判断 另一方面也需要借助计算机为决策提供各种辅助信息 及时做出正确有效的决策 决策支持系统 DSS 的基本结构 决策支持系统 DecisionSupportSystem DSS 是指计算机辅助决策者进行半结构化或非结构化决策的软件应用系统 它是管理信息系统 MIS 向更高一级发展而产生的先进信息管理系统 能为决策者提供分析问题库 建立模型 模拟决策过程和方案的环境 调用各种信息资源和分析工具 帮助决策者提高决策水平和质量 DSS的概念是二十世纪70年代提出的 并且在80年代得到很大发展 决策支持系统基本结构主要由四个部分组成 即数据库系统 决策模型库 推理部分和人机交互部分 数据库系统 决策模型库 推理部分 知识库 评价分析系统 人机交互部分 决策支持系统 DSS 的主要应用 DSS能为企业提供各种决策信息以及许多商业问题的解决方案 从而减轻了企业管理者从事低层次信息处理和分析的负担 使得他们可以专注于最需要决策智慧和经验的工作 因此提高了决策的质量和效率 1 销售支持 应用DSS能够分析和评价企业产品的销售业绩 以确定产品成功或失败因素 并利用全公司的销售数据进行决策 以改进企业产品质量 销售方式和促销手段等 2 客户分析和市场研究 应用DSS可以统计分析每天收集的交易数据 以确定各种类型客户的消费模式 然后采取相应的营销措施 从而实现最大的利润 市场研究包括利用预测模型分析得出每种产品的增长模式 分析客户满意度 研究市场规模和潜在规模 以及企业品牌和形象的研究等 3 财务分析 应用DSS可以按年 月 日进行实际费用和预算的比较 审查过去现金流的趋势 并预测未来的现金需求量 编制复杂项目的预算计划和成本分摊 整合各分支机构的财务数据 形成正确 一致的财务报表 4 运筹和战略计划 应用DSS可以制定企业生产计划 研究分支网点的设立 以及协助制定大规模资本投资计划 并计算投资风险 5 企业组织分析 应用DSS可以对企业组织结构进行战略性分析 包括行业因素 环境因素和组织因素 决策支持系统 DSS 的发展 1 智能决策支持系统 IDSS 二十世纪90年代初 决策支持系统开始与专家系统 ES 相结合 形成智能决策支持系统 充分做到了定性分析和定量分析的有机结合 使得解决问题的能力和范围得到了一个大的发展 2 综合决策支持系统 SDSS 二十世纪90年代中期出现了数据仓库 DW 联机分析处理 OLAP 和数据挖掘 DM 新技术 DW OLAP DM逐渐形成新决策支持系统的概念 由此 将智能决策支持系统 IDSS 称为传统决策支持系统 将传统系统和新系统二者结合起来 即把数据仓库 联机分析处理 数据挖掘 模型库 数据库 知识库和规则库结合起来形成的更高级形式的决策支持系统 称为综合决策支持系统 3 决策支持系统的发展方向由于互联网 Internet 的普及 为决策支持系统开辟一条新路 知识管理系统强调知识共享 计算机网络平台强调资源共享 网络环境下的综合决策支持系统是今后的发展方向 专家系统 ES 专家系统 ExpertSystem ES 是一种模拟人类专家解决某个领域问题的计算机程序系统 其内部包含有大量的某个领域专家水平的知识与经验 能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题 第一代专家系统以高度专业化 求解专门问题的能力强为特点 但在体系结构的完整性 可移植性等方面存在缺陷 求解问题的能力弱 第二代专家系统属单学科专业型 应用型系统 其体系结构较完整 移植性方面也有所改善 而且在系统的人机接口 解释机制 知识获取技术 不确定推理技术 增强专家系统的知识表示和推理方法的启发性 通用性等方面都有所改进 第三代专家系统属多学科综合型系统 采用多种人工智能语言 综合采用各种知识表示方法和多种推理机制及控制策略 并开始运用各种知识工程语言 骨架系统及专家系统开发工具和环境来研制大型综合专家系统 第四代专家系统是在总结前三代专家系统的设计方法和实现技术的基础上 开始采用大型多专家协作系统 多种知识表示 综合知识库 自组织解题机制 多学科协同解题与并行推理 专家系统工具与环境 人工神经网络知识获取及学习机制等人工智能技术来实现具有多知识库 多主体方案 专家系统 ES 的体系结构 专家系统与传统的计算机程序系统有着完全不同的体系结构 通常它由知识库 推理机 综合数据库 知识获取机制 解释机制和人机接口等几个基本的 独立的部分所组成 其中尤以知识库与推理机相互分离而别具特色专家系统的体系结构随专家系统的类型 功能和规模的不同 而有所差异 知识库 推理机 知识获取 解释器 综合数据库 人机交互界面 专家 用户 专家系统的发展趋势 1 通用性专家系统通用性专家系统集成多种模型的专家系统 根据用户的需要 可以选择其中的任何一种或多种 形成某一类型的专家系统 从而提高了专家系统的准确率和效率 2 分布式专家系统把一个专家系统的功能经分解后分布到多个处理器上去并行的工作 从而在整体上提高系统的处理效率 利用互联网 Internet 建立远程分布式专家系统可以实现异地多专家对同一对象进行控制或诊断 极大提高了准确率和效率 3 协同式专家系统协同式专家系统是能综合若干相关领域多个方面的单一专家系统互相协作 共同解决一个更广领域问题的专家系统 4 分布协同式专家系统将分布式专家系统与协同式专家系统相结合 在逻辑上或物理上分布在不同处理节点上的若干专家系统协同求解问题 实验室信息管理系统 LIMS LIMS集现代化管理思想与计算机的海量数据处理 存储技术 宽带传输网络技术 自动化仪器分析技术为一体 用于实验室信息管理和控制1 LIMS的基本功能 实验室数据采集自动化 实验室数据处理自动化 实验室管理自动化 开放式的操作平台 Internet应用 管理功能2 LIMS的特点 技术上具有先进性 高效性 实用性 安全性 数据管理功能完善 包括数据的采集 处理 存储 传输 界面友好 操作简便 使用Web数据库技术和统一的浏览器界面 自动化程度高 网络结构设计简单 符合ISO IEC17025 1999标准的规范要求 符合实验室管理特点 模块化设计 易于扩充功能 产品设计灵活 客户化周期短 会计信息化 会计信息化是指在企业的各个活动环节中 充分利用计算机网络系统 使企业的资金流 信息流和物资流集成与同步 建立信息技术与会计高度融合的 开放的现代会计信息系统 提高企业财会管理的效率和水平 进而提高企业经济效益和竞争能力的过程 会计信息化是在 信息技术 业务 财务 管理 四方面信息数据高度共享的条件下构筑起来的 它能够改变传统会计的构架 流程和模式 将会计信息作为管理信息资源 运用以计算机网络和通讯为主的信息技术 进行获取 加工 传递 存储 应用等处理 即是采用现代信息技术 对传统会计模型进行重构 并在重构的现代会计基础上建立信息技术与会计高度融合的现代会计信息系统 会计信息化基本特征 1 以信息技术为基础 2 会计信息资源共享 3 充分发挥会计的管理决策职能 4 重组会计流程 可扩展商业报告语言 XBRL XBRL是一个添加标记的计算机程序 用计算机处理的每则信息都有一个可识别的代码或标记相对应 1998年美国注册会计师协会推出了使用可扩展商业报告语言 XBRL 作为编制财务报表工具的原型 美国证券交易委员会 SEC 很快认识到XBRL的重要性和发展前景 成为XBRL研究 推广应用强有力的推动者 我国是世界上最早强制要求上市公司按照XBRL格式报送财务报告的国家之一 计算机可在瞬间对大量XBRL文档进行分析处理 通过XBRL文档可以清楚了解企业的财务状况 XBRL的数据可以实现跨平台的数据传输交换 XBRL能够充分发挥互联网的优势 使财务信息得到更有效的利用 XBRL提供了英 法 意 西 德 荷 中 日 韩 阿拉伯等多达十种语言的标签 XBRL报送端不改变用户的使用习惯 实施简单 我国会计信息化发展的历程 第一阶段 我国会计信息化建设始于1978年 到1988年的10年间 会计电算化实现核算会计业务的计算机处理 主要是大企业和国家机关等大单位自行研发应用 第二阶段 从1988年到1998年 财务软件应用的深入普及 呈现出一派百花齐放 万紫千红的兴旺景象 为我国经济建设突飞猛进的发展做出了很大贡献 第三阶段 从1998年到2008年 是会计信息化和企业信息化融合的10年 会计子系统初步实现了与企业管理子系统 ERP其他各子系统的财务与业务一体化 第四阶段 2008年 在我国会计信息化已经在第三个阶段徘徊了10年之际 国家财政部果断地指出 大力推动会计信息化向标准化和国际化发展的时机已经成熟 统一我国XBRL分类标准 推进XBRL在我国的推广应用 提升我国国际影响力 全面推进我国会计信息化工作的目标 全面推进我国会计信息化工作的目标是 力争通过5 10年左右的努力 建立健全会计信息化法规体系和会计信息化标准体系 包括可扩展商业报告语言 XBRL 分类标准 全力打造会计信息化人才队伍 基本实现大型企事业单位会计信息化与经营管理信息化融合 进一步提升企事业单位的管理水平和风险防范能力 做到数出一门 资源共享 便于不同信息使用者获取 分析和利用 进行投资和相关决策 基本实现大型会计师事务所采用信息化手段对客户的财务报告和内部控制进行审计 进一步提升社会审计质量和效率 基本实现政府会计管理和会计监督的信息化 进一步提升会计管理水平和监管效能 通过全面推进会计信息化工作 使我国的会计信息化达到或接近世界先进水平 我国会计信息化建设的主要内容 1 统一会计相关信息平台建设会计信息化建设的首要任务是建立统一的会计相关信息平台 该平台以企事业单位标准化会计相关信息为基础 涵盖数据收集 传输 验证 存储 查询 分析等模块 具备会计等相关信息查询 分析 检查与评价等多种功能 以实现数出一门 资源共享的目标 2 会计基础工作信息化建设首先企事业单位要建立比较完善的信息基础设施 其次是会计信息资源规范化和标准化 3 内部控制流程信息化建设优先会计准则制度和法制建设 注重会计信息化软 硬件系统建设平衡 不断推进企业管理体系改革 4 会计师事务所审计信息化建设会计师事务所内部管理信息化 提高信息管理系统的应用广度和深度 防止会计信息化建设出现 重硬轻软 的倾向 5 会计管理和会计监督信息化建设充分利用信息技术不断提升会计管理和会计监督水平 推动会计监管手段 技术和方法的创新 提高工作效率 完善会计人员专业技术资格考试制度和注册会计师行业管理系统建设 6 会计教育信息化和会计信息化人才建设加强会计教育信息化建设及会计审计信息化人才的培养 着力打造熟悉会计审计准则制度 内部控制规范制度和信息系统工程建设三位一体的复合型人才队伍 计算机辅助设计 CAD 技术 计算机辅助设计 CAD 技术是一个广义的概念 它除了通常所说的计算机辅助设计与绘图外 还应包括计算机辅助制造 CAM 计算机辅助工程分析 CAE 计算机辅助工艺规划 CAPP 和产品数据管理 PDM 等技术 CAD作为信息技术的一个重要组成部分 将计算机高速 海量数据存储及处理和挖掘能力与人的综合分析及创造性思维能力结合起来 对加速企业产品开发 缩短设计制造期 提高质量 降低成本 增强企业市场竞争与创新能力发挥着重要作用 经济建设的各行各业 无论民用建设还是国防建设 无论建筑行业还是制造加工业都离不开CAD技术 现在 国际上所有重大工程实行的招标制度规定 如果没有CAD绘制工程总体设计方案和相应的投标文档 就没有投标的资格 可以说CAD技术已成为企业进入世界市场的 入场券 CAD技术的发展历程 1 1 二维绘图系统 二十世纪50年代CAD仅仅是图板的替代品 CAD技术以二维绘图为主要目标的算法一直持续到二十世纪70年代末期 以后作为CAD技术的一个分支而相对单独 平稳地发展 2 曲面造型系统 二十世纪60年代出现三维CAD系统 是极为简单的线框式系统 只能表达基本的几何信息 不能有效表达几何数据间的拓扑关系 由于缺乏形体的表面信息 计算机辅助制造 CAM 及计算机辅助工程分析 CAE 均无法实现 进入二十世纪70年代 为了解决飞机及汽车制造中遇到了大量的自由曲面问题 法国人首先提出了贝赛尔算法 推出了三维曲面造型系统 首次实现以计算机完整描述产品零件的主要信息 同时也使得计算机辅助制造 CAM 技术的开发有了现实的基础 软件商品化程度很低 价格极其昂贵 主要应用在军用和汽车工业 新车型开发速度也大幅度提高 许多车型的开发期缩短一半 CAD技术的发展历程 2 3 实体造型技术的普及应用 二十世纪80年代初 CAE CAM技术开始有了较大发展 美国在当时星球大战计划的背景下 开发出了许多专用分析模块 用以降低巨大的太空实验费用 同时在CAD技术方面也进行了许多开拓 基于对CAD CAE一体化技术发展的探索 出现了完全基于实体造型技术的大型CAD CAE软件 由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性 在理论上有助于统一CAD CAE CAM的模型表达 给产品设计带来了惊人的方便性 4 参数化实体造型技术 二十世纪80年代中期 CAD的造型技术在无约束自由造型的基础上 出现了一种更先进的参数化实体造型方法 其主要的特点是 基于特征 全尺寸约束 全数据相关 尺寸驱动设计修改 5 变量化实体造型技术 变量化技术用主模型技术统一数据表达及变量化构画草图 变量化截面整形 变量化方程 变量化扫掠曲面 变量化三维特征 变量化装配等 变量化技术既保持了参数化技术的原有的优点 同时又克服了它的许多不利之处 它的成功应用 为CAD技术的发展提供了更大的空间和机遇 并带动了CAD CAM CAE整体技术的提高以及制造手段的更新 计算机辅助制造 CAM CAM中最核心的技术是数控技术 通常零件结构采用空间直角坐标系中的点 线 面的数字量表示 CAM就是用数控机床按数字量控制刀具运动 完成零件加工 数控加工主要分程序编制和加工过程两个步骤 二十世纪40年代末 美国开始研究数控加工技术 并于1952年生产出第一台数控机床 1957年 第一批数控机床投入使用 我国1958年研制成功第一台配有电子管数控系统的数控机床 1965年开始成批生产晶体管数控系统的三坐标数控铣床 进入二十世纪90年代以后 国内外已有数万种技术先进 基于个人电脑 PC 的三坐标至六坐标数控机床 并在生产中得到广泛应用 计算机辅助工程分析 CAE CAE主要是实现结构分析和结构优化 虽然CAE的方法有多种 但应用最广泛 最成熟的是有限元分析 其基本思想是将物体离散成有限个简单单元的组合 用这些单元的集合来模拟或逼近原来的物体 从而将一个连续的无限自由度问题简化为离散的有限自由度问题 有限元分析是结构力学 弹性力学 流体力学 热力学 电磁学 航天航空 土建 水利 材料等工程设计和工程分析领域不可缺少的有效的计算分析方法近年来 随着信息技术的迅速发展 CAE已经从对已设计产品性能的简单校核 发展到对产品性能的准确预测 再到产品工作过程的精确模拟 计算机辅助工艺规划 CAPP CAPP是利用计算机来辅助进行零件加工工艺过程的编制 通过向计算机输入被加工零件的几何信息 形状 尺寸等 和工艺信息 材料 热处理 批量等 由计算机生成该零件的工艺路线和工序内容等工艺信息 工艺规划是连接产品设计和产品制造的桥梁 对产品质量和制造成本有着重要的影响 世界上最早研究CAPP的国家是挪威 始于1966年 并于1969年正式推出世界上第一个CAPP系统AutoPros 后于1973年正式推出商品化CAPP 从二十世纪80年代开始 人们探索将人工智能 AI 专家系统技术等应用于CAPP系统的研究和开发 或将人工神经元网络技术 模糊推理以及基于实例的推理等用于CAPP之中 也有人提出了CAPP系统构造工具的思路 并进行了卓有成效的实践 还有人将传统派生法 传统创成法与人工智能结合在一起 综合它们的优点 构造了混合式CAPP系统 产品数据管理 PDM 产品数据管理 PDM 是集成并管理与产品有关的信息 过程及其人与组织的技术 其应用分为企业图档管理 部门级数据管理 企业级数据管理和企业间数据管理四个层次 PDM通过权限管理 工作流管理 项目管理 配置与变更管理等 实现在正确的时间 把正确的信息 以正确的形式 传送给正确的人 完成正确的任务 最终达到数据共享 人员协同 过程优化和增效减员的目的 PDM作为一个管理系统 需要针对企业的特殊需求来定制和实施 为此 企业实施规范的制定是加速PDM推广应用的关键因素 CAD技术的普及应用 使企业生产中存在的产品设计制造数据共享程度低 传递速度慢 业务管理落后 设计方式陈旧 支撑技术不配套和应用集成系统效率不高的矛盾越来越突出 二十世纪80年代初 企业为解决上述矛盾开发了不少自用的PDM系统 到二十世纪80年代后期 许多计算机软件专业公司择优将其演变成PDM产品 并为许多制造企业采用来进行管理 CAD技术的发展趋势 1 1 网络化 基于Internet模式的公用网络环境 异地设计 网上经营 不但企业之间得到延伸 还联接到客户 供应商 甚至竞争对手 一方面网络环境为CAD的集成 开放和智能化创造了条件 使CAD技术面临着新的发展契机 另一方面CAD技术也是这种经济模式下的一种关键技术支撑 2 集成化 集成就是向企业提供一体化的解决方案 利用基于网络的CAD CAE CAM CAPP PDM集成技术 把各种功能不同的软件有机地结合起来 用统一的执行控制程序来组织各种信息的提取 交换 共享和处理 实现真正的全数字化设计与制造 CAD系统集成的方式有 通过数据文件转换器实现不同系统间的信息共享 把不同系统的数据信息转换成中性格式 从而实现各系统数据与中性格式的转换和共享 通过公共数据库实现各系统数据信息的共享 高速信息网络的应用和虚拟设计 虚拟制造环境的建立 使得异地协同设计制造成为现实 软件硬件的集成 采用专用集成电路技术 把CAD相关算法和软件做成芯片 CAD技术的发展趋势 2 3 智能化 在以几何模型为主的现代通用CAD技术基础上 发展面向设计过程的智能CAD技术 把工程技术人员长年积累的智慧和经验总结归纳成计算机里的知识库和智能库 为众人所用 利用现有设备仪器在加工中质量和过程的智能控制 其中包括智能传感技术与系统控制 进行新一代加工智能机器的设计和制造 智能优化产品设计和加工过程 加工单元的智能控制 进行智能设计 智能制造系统乃至工业智能化的研究 4 计算机集成创造系统 CIMS 指以计算机为中心的现代化信息技术应用于企业管理与产品开发制造的新一代制造系统 是CAD CAM CAPP CAE PDM ERP 管理与决策 网络与数据库及质量保证系统等子系统的技术集成 机器人技术 机器人技术作为二十世纪人类最伟大的发明之一 自六十年代初问世以来 经历40多年的发展已取得长足的进步 工业机器人已成为制造业中不可少的核心装备 世界上有约1000万台工业机器人战斗在各条战线上 特种机器人作为机器人家族的后起之秀 由于其用途广泛而大有后来居上之势 仿人形机器人 农业机器人 服务机器人 水下机器人 医疗机器人 军用机器人 娱乐机器人等各种用途的特种机器人纷纷面世 而且正以飞快的速度向实用化迈进 机器人的出现并高速发展是社会和经济发展的必然 是为了提高社会的生产水平和人类的生活质量 让机器人替人们干那些人干不了 干不好的工作 在现实生活中有些工作会对人体造成伤害 比如喷漆 重物搬运等 有些工作要求质量很高 人难以长时间胜任 比如焊接 精密装配等 有些工作人无法身临其境 比如火山探险 深海探密 空间探索等 有些工作不适合人去干 比如一些恶劣的环境 一些枯燥单调的重复性劳作等 这些都是机器人大显身手的地方 服务机器人还可以为您治病保健 保洁保安 水下机器人可以帮助打捞沉船 铺设电缆 工程机器人可以上山入地 开洞筑路 农业机器人可以耕耘播种 施肥除虫 军用机器人可以冲锋陷阵 排雷排弹 机器人的定义 机器人是一种自动化的机器 它具备一些与人或生物相似的智能能力 如感知能力 规划能力 动作能力和协同能力 是一种具有高度灵活性的自动化机器 机器人技术综合了人类多学科的发展成果 代表当代高新技术的发展前沿 机器人与一般自动化设备的重要区别是机器人对不同任务和特殊环境所具有的适应性 现代机器人的研究始于二十世纪中期 其技术背景是计算机和自动化的发展 以及原子能的开发利用 1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念 并申请了专利 1962年美国AMF公司推出的 Verstran 是工业机器人产品最早的实用机型 其控制方式与数控机床大致相似 但外形特征迥异 主要由类似人的手和臂组成 现在 日本占世界实际装备机器人总数的一半以上 被誉为 机器人王国 我国机器人产业起步于二十世纪70年代初期 经过30多年的发展 大致经历了3个阶段 70年代的萌芽期 80年代的开发期和90年代的适用化期 先后研制出了点焊 弧焊 装配 喷漆 切割 搬运 包装码垛等各种用途的工业机器人 并实施了一批机器人应用工程 形成了一批机器人产业化基地 为我国机器人产业的腾飞奠定了基础 机器人的应用领域越来越宽 社会效益也越来越显著 机器人分类 1 1 按应用环境分类 1 工业机器人工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人 它是一种具有自动控制的操作和移动功能 能完成各种作业的可编程操作机器 2 特种机器人特种机器人是除工业机器人之外 用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人 服务机器人 水下机器人 娱乐机器人 军用机器人 农业机器人 探险机器人 医疗机器人 空中空间机器人等 机器人分类 2 2 按按结构和控制方式分类 1 操作型机器人 能自动控制 可重复编程 多功能 有几个自由度 可固定或运动 用于相关自动化系统中 2 程控型机器人 按预先要求的顺序及条件 依次控制机器人的机械动作 3 示教再现型机器人 通过引导或其它方式 先教会机器人动作 输入工作程序 机器人则自动重复进行作业 4 感觉控制型机器人 利用传感器获取的信息控制其自身的动作 5 适应